サブバリヤエネルギ反応による新同位体264Sgの合成

研究課題

研究課題/領域番号	17740164
研究種目	若手研究(B)
配分区分	補助金
研究分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関	独立行政法人日本原子力研究開発機構
研究代表者	西尾勝久独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (70343928)
研究期間 (年度)	2005 – 2006
研究課題ステータス	完了 (2006年度)
配分額 *注記	3,000千円 (直接経費: 3,000千円) 2006年度: 300千円 (直接経費: 300千円) 2005年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード	超重元素 / シーボーギウム / ウラン238 / ケイ素30 / サブバリヤエネルギ / 融合断面積 / 自発核分裂 / 統計モデル計算 / RFスパッタリング
研究概要	本研究は、ウラン238(^<238>U)とケイ素30(^<30>Si)の融合反応により、超重元素の新同位体シーボーギウム264(^<264>Sg)を合成し、この原子核の崩壊特性、特に自発核分裂特性を測定することを目的とする。^<238>Uはラグビーボール型に変形している。このため、^<30>Siと^<238>Uの先端部衝突では、1次元モデルに比べてクーロン障壁が低くなり、サブバリヤエネルギでも反応がおこる。このエネルギー領域で原子核どうしを融合させることで複合核の励起エネルギーをおさえ、4nチャンネルとして^<264>Sgを合成するところに特徴がある。昨年度は、原子力機構タンデム加速器施設において、^<30>Siと^<238>Uがクーロン障壁を透過する断面積(核分裂断面積)を測定し、^<238>Uの先端部と赤道面への衝突に相当するクーロン障壁の高さを明らかにした。本年度は、融合反応で^<264>Sgの合成を行った。実験は、ドイツ重イオン研究所(GSI)の線形加速器施設から供給される^<30>Siビームを用いて行った。生成された超重元素を飛行分析型の分離装置でビームから分離して、崩壊イベントを測定した。まず、赤道面衝突に相当する反応エネルギーで5nチャンネルの^<263>Sg(既知核)を合成し、α崩壊を測定した。ここから反応エネルギーを11MeV下げ、3イベントの自発核分裂核種を同定した。複合核の励起エネルギーが11MeV低いことから、4nチャンネルの蒸発残留核、すなわち新同位体^<264>Sg(中性子数158)であると決定した。半減期は120msであった。この値は、Sgの他の軽い同位体(^<258>Sg,^<260>Sg,^<262>Sg)に比べて長いことから、中性子数162で閉殻構造になるという理論予測と一致した。1イベントについては、2つの核分裂片の運動エネルギーを同時計測し、全運動エネルギーとして197MeVを得た。これは、プルトニウム同位体の自発核分裂に比べて約20MeV高いエネルギーであり、原子番号が106と大きいため多くのエネルギーが解放されることを示す。